介于3D打印技術(shù)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)之間的技能型知識(shí)結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)

李曉輝 張春慶

（蘭州財(cái)經(jīng)大學(xué)隴橋?qū)W院，甘肅 蘭州 730101）

2015年8 月，國(guó)務(wù)院印發(fā)了《中國(guó)制造2025》[1]，這份被認(rèn)為是中國(guó)“工業(yè)4.0”的發(fā)展綱要多達(dá)六次提及以制造業(yè)和新興技術(shù)為代表的3D打印技術(shù)，這不僅是國(guó)家戰(zhàn)略，更是對(duì)我國(guó)制造業(yè)新形勢(shì)下面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)的思考。3D打印技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用離不開高新技術(shù)人才的培養(yǎng)與助推，人力資源對(duì)這一關(guān)進(jìn)技術(shù)的支撐作用顯而易見。分析3D打印的屬性及其涉及的知識(shí)領(lǐng)域，其與產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)內(nèi)容高度相關(guān)，且技術(shù)行為相融。特別是2011年設(shè)計(jì)學(xué)升格為一級(jí)學(xué)科之后，產(chǎn)品設(shè)計(jì)（專業(yè)代碼130504）成為獨(dú)立的本科專業(yè)，研究的內(nèi)容更加具體和突出。產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)人才培養(yǎng)不僅要求掌握工業(yè)設(shè)計(jì)的一般性知識(shí)，更要求掌握藝術(shù)設(shè)計(jì)的視覺審美與效果呈現(xiàn)的基本技能。產(chǎn)品設(shè)計(jì)不僅包括了制作工藝，還包括材料科學(xué)與機(jī)械構(gòu)造的知識(shí)單元，其與3D打印技術(shù)密切相關(guān)。如圖1所示，全球首家3D打印的別墅落戶蘇州工業(yè)園區(qū)，材料和工藝都基于3D打印，外墻的水泥機(jī)理自然而富有生態(tài)感。3D打印技術(shù)介入產(chǎn)品設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)，使兩者的融合與創(chuàng)新應(yīng)運(yùn)而生，也使產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)人才培養(yǎng)的內(nèi)涵有了技術(shù)支撐。

圖1 國(guó)內(nèi)某企業(yè)首創(chuàng)的3D打印別墅落戶蘇州工業(yè)園區(qū)

1 3D打印技術(shù)的介入提升了產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)的技術(shù)內(nèi)涵

作為先進(jìn)生產(chǎn)力的代表，3D打印技術(shù)對(duì)于以技術(shù)制造為特征、設(shè)計(jì)創(chuàng)新應(yīng)用為代表的技能型人才培養(yǎng)構(gòu)成了巨大挑戰(zhàn)和機(jī)遇，應(yīng)用型本科院校不斷展開人才培養(yǎng)與技術(shù)融合的新工科人才培養(yǎng)路徑的探索，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)“藝工結(jié)合”的人才培養(yǎng)模式開啟了新的領(lǐng)域。3D打印技術(shù)介入產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)的行為，提升了專業(yè)人才培養(yǎng)的技術(shù)性特點(diǎn)，強(qiáng)化了人才培養(yǎng)的技術(shù)要求，突出了專業(yè)人才的技術(shù)應(yīng)用價(jià)值，開拓了研究視域。這種以技術(shù)為支撐的全方位匹配的人才培養(yǎng)體系設(shè)計(jì)對(duì)高新技術(shù)介入本科人才培養(yǎng)有一定的示范價(jià)值。

2 介于3D打印技術(shù)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)之間的教學(xué)模型設(shè)計(jì)

融合3D打印技術(shù)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)的模型設(shè)計(jì)需要有知識(shí)內(nèi)容的奠基作用，需要有工程實(shí)訓(xùn)作為專業(yè)素養(yǎng)拓展以及技術(shù)提升的渠道，需要有校企合作作為技術(shù)共享和驗(yàn)證的平臺(tái)；作為突破的路徑，需要有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)作為引領(lǐng)示范，需要建立高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟作為技術(shù)革新的前沿技術(shù)引導(dǎo)。3D打印技術(shù)除了直接應(yīng)用于高等教育教學(xué)之外，還帶來教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式等方面的創(chuàng)新[2]，教學(xué)模型設(shè)計(jì)使技術(shù)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力有了依托。

3D打印技術(shù)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)之間的技能型知識(shí)結(jié)構(gòu)模型涉及課程體系改革、工程實(shí)訓(xùn)（實(shí)踐）與項(xiàng)目化實(shí)戰(zhàn)、校企合作聯(lián)合培養(yǎng)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與職業(yè)技能訓(xùn)練、建立3D打印高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等五個(gè)獨(dú)立單元以及相互聯(lián)系的模塊設(shè)計(jì)。

2.1 優(yōu)化課程體系設(shè)計(jì)，突出高新技術(shù)人才培養(yǎng)特點(diǎn)

3D打印高新技術(shù)技能型人才的培養(yǎng)需要以培養(yǎng)方案為切入點(diǎn)，優(yōu)化3D打印的課程體系與關(guān)聯(lián)課程的順序；實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)中，結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練、項(xiàng)目化實(shí)戰(zhàn)、3D打印信息化平臺(tái)、創(chuàng)客平臺(tái)等，以人才培養(yǎng)規(guī)范的形式科學(xué)設(shè)立綜合素質(zhì)拓展與提升的學(xué)分模塊；結(jié)合《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》（2016版），優(yōu)化課程設(shè)置的模塊與課時(shí)量分配，特別是理論與實(shí)訓(xùn)課時(shí)分配；在課程實(shí)踐和實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)中融合職業(yè)環(huán)境體驗(yàn)、項(xiàng)目教學(xué)實(shí)訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)室教學(xué)等于一體，強(qiáng)化實(shí)訓(xùn)的“地氣”；在評(píng)價(jià)單元中可以采用更加優(yōu)化的評(píng)價(jià)體系，將人才的職業(yè)能力作為主要的考核對(duì)象，鼓勵(lì)人才在校期間的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

圖2 3D打印技術(shù)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)之間的技能型知識(shí)結(jié)構(gòu)模型

2.2 工程實(shí)訓(xùn)（實(shí)踐）與項(xiàng)目化實(shí)戰(zhàn)結(jié)合

工程實(shí)踐與項(xiàng)目化實(shí)戰(zhàn)是解決人才培養(yǎng)中缺乏實(shí)踐能力的重要手段。通過師生共同參與并完成一個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目或橫向課題，在此過程中學(xué)生掌握必備的專業(yè)技能，并以情景化、職業(yè)化的角色進(jìn)入到整個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)與應(yīng)用當(dāng)中去，達(dá)到提升實(shí)訓(xùn)效果的目的。參加項(xiàng)目化實(shí)戰(zhàn)是人才實(shí)踐能力提升的重要途徑，每年的大學(xué)生產(chǎn)品設(shè)計(jì)大賽、工程訓(xùn)練競(jìng)賽、產(chǎn)品創(chuàng)新與快速成型大賽、大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐等都設(shè)置了3D打印環(huán)節(jié)[3]，是項(xiàng)目化實(shí)戰(zhàn)的重要機(jī)遇，通過參與競(jìng)賽項(xiàng)目，提升設(shè)計(jì)成果的水平與轉(zhuǎn)化的能力，為后期專業(yè)學(xué)習(xí)與技能訓(xùn)練發(fā)揮了很好導(dǎo)向作用。

2.3 校企合作聯(lián)合培養(yǎng)

受制于3D打印高新技術(shù)迭代參與的主體性影響，新技術(shù)基本都掌握在校外的企業(yè)和科研院所手中，而學(xué)校對(duì)于新技術(shù)的吸收和消化需要一個(gè)過程，特別是技術(shù)壁壘與技術(shù)革新的排他性，學(xué)校對(duì)技術(shù)的引進(jìn)和吸收相對(duì)滯后。新技術(shù)的探索是學(xué)校和企業(yè)在知識(shí)更新層面與實(shí)踐中雙向反饋、合作共贏的一個(gè)工作，知識(shí)體系有需要通過實(shí)踐驗(yàn)證的需要，在這個(gè)過程中，校企合作聯(lián)合培養(yǎng)能有效提高學(xué)生解決工程問題的能力，縮短理論教學(xué)與實(shí)踐之間的差距，為復(fù)合型人才的培養(yǎng)夯實(shí)基礎(chǔ)[4]；同時(shí)，高校高新技術(shù)人才的培養(yǎng)以及向企業(yè)的輸送，亦可以為企業(yè)的發(fā)展注入新的活力和動(dòng)力，達(dá)到雙方雙贏的目的。在這一方面，國(guó)內(nèi)院校注重校企聯(lián)合建立3D打印學(xué)院并開展人才培養(yǎng)。如湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院依托省級(jí)精品專業(yè)，強(qiáng)化校企合作，共建國(guó)家級(jí)科創(chuàng)平臺(tái)，對(duì)提升人才培養(yǎng)的內(nèi)涵與質(zhì)量邁出重要一步，也做好了高質(zhì)量技術(shù)型人才輸出的準(zhǔn)備。

2.4 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與職業(yè)技能訓(xùn)練

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與職業(yè)技能訓(xùn)練的最終目的是為學(xué)生的成功創(chuàng)業(yè)與就業(yè)提供技術(shù)和能力支持。在此過程中，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與職業(yè)技能訓(xùn)練能夠拓寬學(xué)生的知識(shí)視野，為學(xué)生思維的轉(zhuǎn)變、理論認(rèn)識(shí)的提高以及角色的轉(zhuǎn)變和互換打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。創(chuàng)客空間對(duì)激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)和能力訓(xùn)練意義重大，學(xué)生完成競(jìng)賽后，鼓勵(lì)學(xué)生將成果轉(zhuǎn)化為創(chuàng)業(yè)構(gòu)想，通過申報(bào)專利、參加創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽、注冊(cè)公司等方式，增強(qiáng)學(xué)生知識(shí)轉(zhuǎn)化能力[5]。以3D打印為創(chuàng)客平臺(tái)構(gòu)建起充滿活力的創(chuàng)客空間，以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)創(chuàng)造能力以及協(xié)同合作能力為主要的突破口[2]。3D打印進(jìn)入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與職業(yè)技能訓(xùn)練是一項(xiàng)非常具體和操作性強(qiáng)的工作，能夠從學(xué)生的職業(yè)技能提升、職業(yè)素養(yǎng)培育以及實(shí)踐應(yīng)用能力方面打開一個(gè)缺口，為技術(shù)型人才的培養(yǎng)奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。隨著技術(shù)進(jìn)步，3D打印技術(shù)創(chuàng)客在國(guó)外高等教育領(lǐng)域已經(jīng)成為創(chuàng)新型復(fù)合人才培養(yǎng)的加速器[6]。

由圖3可見，融合課程學(xué)習(xí)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐的3D打印創(chuàng)客平臺(tái)管理體系，集成了總體方案設(shè)計(jì)、技能學(xué)習(xí)、構(gòu)建共贏平臺(tái)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)及示范應(yīng)用，對(duì)每個(gè)模塊都進(jìn)行了規(guī)范性的要求，并導(dǎo)入3D打印技術(shù)以及入駐孵化制度，集合平臺(tái)建設(shè)、資源建設(shè)、高新技術(shù)融合以及成果轉(zhuǎn)移與效果評(píng)估和反饋體系設(shè)計(jì)，四個(gè)階段綜合構(gòu)成了完整的平臺(tái)管理體系，內(nèi)容完善且實(shí)施度較高。

圖3 融合課程學(xué)習(xí)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐的3D打印創(chuàng)客平臺(tái)管理體系

2.5 建立3D打印高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，強(qiáng)化資源共享與技術(shù)革新

當(dāng)前，高校對(duì)于高新技術(shù)革新所做出的反應(yīng)比較“遲鈍”是不爭(zhēng)的事實(shí)。構(gòu)建以“技術(shù)應(yīng)用中心+戰(zhàn)略合作企業(yè)聯(lián)盟”為核心的育人平臺(tái)是目前職業(yè)院校3D打印技術(shù)人才培養(yǎng)的典型手法[7]。區(qū)域內(nèi)建立3D打印高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，并吸收高等院校的加入，最大的優(yōu)勢(shì)在于實(shí)現(xiàn)信息和技術(shù)的共享，同時(shí)，高校對(duì)于技術(shù)革新也能從根本上做出及時(shí)反饋，并觸發(fā)人才培養(yǎng)的連鎖效應(yīng)；高等院校高新技術(shù)人才的培養(yǎng)，對(duì)于產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟技術(shù)革新也可起到人才助推作用，在這個(gè)過程中建立的包含學(xué)校、學(xué)生、企業(yè)的資源共享平臺(tái)對(duì)于三者利益的優(yōu)化和配置，對(duì)強(qiáng)化人才助力技術(shù)革新大有裨益。不管是對(duì)高技能人才培養(yǎng)的激勵(lì)機(jī)制，還是對(duì)職業(yè)院校的激勵(lì)機(jī)制，抑或是對(duì)企業(yè)的激勵(lì)機(jī)制，市場(chǎng)需求是落腳點(diǎn)[8]。高新技術(shù)技能型人才的培養(yǎng)往往由于培養(yǎng)周期長(zhǎng)、培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)高以及人才自身的流動(dòng)性較大，因此具有較高的技能投資風(fēng)險(xiǎn)[8]。考慮到這一現(xiàn)實(shí)，通過產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟建立行業(yè)約束機(jī)制勢(shì)在必行，這也是聯(lián)盟建立的制度保障。高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的建立使高校有了接觸最新技術(shù)的機(jī)會(huì)，而高等院校高新技術(shù)人才的培養(yǎng)對(duì)企業(yè)發(fā)展也起到人才支撐作用，這種雙向的促發(fā)力進(jìn)一步加快了3D打印技術(shù)的革新速度。

3 結(jié)論與展望

高等院校3D打印高新技術(shù)人才的培養(yǎng)不僅要有科學(xué)嚴(yán)格的教學(xué)、訓(xùn)練體系，更要有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目孵化、創(chuàng)客引領(lǐng)作為突破。校企合作聯(lián)合培養(yǎng)使人才朝著接地氣和有活力的方向發(fā)展，建立3D打印高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，強(qiáng)化資源共享與技術(shù)革新，使人才創(chuàng)新具有了內(nèi)生動(dòng)力與促發(fā)力。這種全方位融合3D打印技術(shù)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)人才培養(yǎng)的結(jié)構(gòu)性模型設(shè)計(jì)與模塊優(yōu)化，對(duì)高新技術(shù)技能型人才培養(yǎng)的實(shí)踐意義深遠(yuǎn)。